油頁(yè)巖資源分布及工業(yè)發(fā)展歷程

1、油頁(yè)巖資源分布及工業(yè)發(fā)展歷程油頁(yè)巖屬于專門規(guī)油氣資源，以資源豐富和開發(fā)利用的可行性而被列為21世紀(jì) 專門重要的接替能源，它與石油、天然氣、煤一樣差不多上不可再生的化石能源， 在近200年的開發(fā)利用中，其資源狀況、要緊性質(zhì)、開采技術(shù)以及應(yīng)用研究方面都 積存了許多體會(huì)。一、油頁(yè)巖資源及分布特點(diǎn)世界上已發(fā)覺的專門規(guī)油氣資源大多位于地緣政治相對(duì)穩(wěn)固的西半球，即美國(guó)、 加拿大和拉丁美洲，美國(guó)是全球油頁(yè)巖資源最豐富的國(guó)家，儲(chǔ)量約占全球儲(chǔ)量的70% 以上；加拿大是全球?yàn)r青砂資源最豐富的國(guó)家，儲(chǔ)量約占全球儲(chǔ)量的90%以上。全球油頁(yè)巖資源十分豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)其蘊(yùn)藏資源量約有10萬(wàn)億噸，比煤炭 資源量多40%。

2、2000年初統(tǒng)計(jì)，世界頁(yè)巖油儲(chǔ)量超過10億噸的國(guó)家有美國(guó)、俄羅 斯、扎伊爾、巴西、摩洛哥、約旦、澳大利亞、愛沙尼亞和中國(guó)等，頁(yè)巖油總量為 3741億噸，估量全世界頁(yè)巖油資源總量約為4750億噸，比傳統(tǒng)石油資源量（2710 億噸）多50%以上。油頁(yè)巖不僅資源豐富，而且分布相對(duì)集中。在美國(guó)，大約75%的油頁(yè)巖集中在科 羅拉多州、猶他州和懷俄明州。按探明資源量排位，中國(guó)繼美國(guó)、巴西、前蘇聯(lián)之 后位居世界第四。中國(guó)油頁(yè)巖探明資源量315億噸，推測(cè)資源量4520億噸，約85% 以上分布在吉林、遼寧和廣東省，其中吉林省已探明可采儲(chǔ)量為174.5億噸，約占 全國(guó)油頁(yè)巖探明總量的55.3%；廣東已探明可采儲(chǔ)量

3、超過55.15億噸，居全國(guó)第2 位；遼寧省截至2004年累計(jì)探明儲(chǔ)量為41.3億噸。油頁(yè)巖資源量十分豐富且儲(chǔ)量分布集中，具有作為接替能源的龐大潛力和有利條 件。二、油頁(yè)巖工業(yè)進(jìn)展歷程從1838年法國(guó)頁(yè)巖油工業(yè)開始至今，油頁(yè)巖的開發(fā)和應(yīng)用有近200年歷史。相 對(duì)油頁(yè)巖來(lái)說，天然石油質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，相伴著第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)、能源危機(jī)的顯 現(xiàn)和石油工業(yè)的興起，油頁(yè)巖工業(yè)曾幾度興衰。油頁(yè)巖的生產(chǎn)顯現(xiàn)過三個(gè)高峰期。二戰(zhàn)期間石油需求量劇增，油價(jià)猛漲，許多國(guó) 家興起了油頁(yè)巖開發(fā)熱潮。20世紀(jì)60年代初油頁(yè)巖開發(fā)的低谷與中國(guó)大慶油田投 產(chǎn)緊密相關(guān)，20世紀(jì)70年代顯現(xiàn)世界能源危機(jī)，各國(guó)都在為尋求新的能源而努力，

4、油頁(yè)巖的開發(fā)與利用又重新得到了重視。美國(guó)、日本、德國(guó)、巴西、前蘇聯(lián)等國(guó)家 研究了各種油頁(yè)巖干餾煉制頁(yè)巖油的方法，部分國(guó)家形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，油頁(yè)巖 利用快速增長(zhǎng)，因此1980年顯現(xiàn)第3個(gè)高峰期，產(chǎn)量達(dá)到歷史上的最高水平（454 0萬(wàn)噸）。自1980年以后，由于石油被大量發(fā)覺和開發(fā)，油價(jià)大幅下降，油頁(yè)巖的 產(chǎn)量也一路下滑，到2000年，只有1600萬(wàn)噸。估量隨著國(guó)際油價(jià)的不斷上漲，以 及剩余油、低滲透油氣藏開發(fā)難度的增加、天然氣水合物開發(fā)的瓶頸技術(shù)臨時(shí)無(wú)重 大突破等緣故，對(duì)油頁(yè)巖的重視會(huì)不斷加強(qiáng)。三、油頁(yè)巖開采技術(shù)進(jìn)展經(jīng)歷了大約兩個(gè)世紀(jì)，油頁(yè)巖的開采方式由比較原始的直截了當(dāng)開采方式進(jìn)展到 先進(jìn)的

5、地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)（I CP）。（一）直截了當(dāng)開采直截了當(dāng)開采包括露天和井下兩種開采方式。露天開采適合于埋藏較淺的礦床開 采，成本低，安全系數(shù)高，遼寧撫順和廣東茂名確實(shí)是典型的例子。井下開采有豎 井、水平坑道采礦兩種方式，適合于埋藏較深的礦床。直截了當(dāng)開采是較原始的開采方式，局限性比較大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴(yán) 峻，要緊表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是生態(tài)及水質(zhì)破壞嚴(yán)峻。不管是露天采礦依舊井下采礦，都需要把地下水位降 低到含油頁(yè)巖層的層位以下，開采1立方米油頁(yè)巖，一樣需要抽出25立方米的地下 水；采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量。在巴西，油頁(yè)巖采礦長(zhǎng) 期破壞著礦山及其鄰近的生態(tài)平穩(wěn)和水位水質(zhì)

6、的穩(wěn)固。二是灰渣污染嚴(yán)峻。通過直截了當(dāng)開采得到的油頁(yè)巖用于提煉頁(yè)巖油或直截了當(dāng) 燃燒，產(chǎn)生大量灰渣，假如不回收利用則不僅會(huì)造成空氣污染，且廢棄灰渣占地面 積大，其中金屬元素和微量元素滲入地下水體，危害人們生產(chǎn)生活。三是直截了當(dāng)開采占地較多，一旦開墾就無(wú)法完全修復(fù)。（二）地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)（ICP）ICP是殼牌公司投入巨資研發(fā)出的開采油頁(yè)巖及其他專門規(guī)資源的專利技術(shù)，對(duì) 開發(fā)深部油頁(yè)巖專門有利。ICP開采油頁(yè)巖的差不多原理是在地下對(duì)油頁(yè)巖礦層進(jìn) 行加熱和裂解，促使其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的油或氣，再通過相關(guān)通道將油、氣分別提取 出來(lái)；將這些高品質(zhì)的油（氣）采集到地面進(jìn)行加工后，可生產(chǎn)出石腦油、煤油等 成品油

7、。該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是：提高了資源開發(fā)利用效率；減少了開采過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境 的破壞，即少占地、無(wú)尾渣廢料、無(wú)空氣污染、少地下水污染及最大限度地減少有 害副產(chǎn)品的產(chǎn)生。盡管該項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在還未完全商業(yè)化，但關(guān)鍵的工藝、設(shè)備等技術(shù)問題都已解決，并在美國(guó)科羅拉多州和加拿大阿爾伯特省進(jìn)行了商業(yè)示范。按照2005年5月每桶原油開發(fā)成本運(yùn)算，傳統(tǒng)的干餾技術(shù)為20美元/桶，使用ICP技術(shù) 生產(chǎn)成本為12美元/桶，ICP技術(shù)成本低于傳統(tǒng)的干餾技術(shù)，該技術(shù)在油價(jià)高于2 5美元/桶時(shí)能夠盈利。我國(guó)吉林省油頁(yè)巖資源豐富，但大部分埋藏于平原耕地之下，或者埋藏較深，吉 林省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局與殼牌勘探于2004年12月8日簽

8、署合作框架協(xié)議書，依 照殼牌公司在北美ICP技術(shù)的研發(fā)及對(duì)吉林省油頁(yè)巖資源的勘察情形，合資公司估 量于2006年開始ICP技術(shù)商業(yè)示范，2010年后將開始全面商業(yè)運(yùn)行。油頁(yè)巖的開采方式通過近兩個(gè)世紀(jì)的進(jìn)展，已取得許多成功的體會(huì)，并在不斷改 進(jìn)，成熟的開采技術(shù)是油頁(yè)巖工業(yè)崛起的有力保證。四、油頁(yè)巖利用技術(shù)進(jìn)展隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，油頁(yè)巖資源從單純的能源利用進(jìn)展到綜合利 用，極大地提高了資源利用率，降低了成本，減少了環(huán)境污染，為資源的可連續(xù)利 用提供了保證。油頁(yè)巖礦石采出之后，最先是作為能源而被使用的，即干餾煉油和作為燃料。油 頁(yè)巖干餾后的頁(yè)巖油可作為燃料油出售，也能夠通過加氫精制和非加氫

9、精制的方法 生產(chǎn)輕柴油，提高頁(yè)巖油附加值，精制后的重油作燃料使用。油頁(yè)巖做燃料要緊是 用來(lái)發(fā)電，即直截了當(dāng)用作鍋爐燃料或進(jìn)行低溫干餾產(chǎn)動(dòng)氣體燃料而發(fā)電，還可用 于供溫順長(zhǎng)途運(yùn)輸。2001-2002年，愛沙尼亞利用油頁(yè)巖發(fā)電和向居民、工業(yè)供暖所 制造的效益分別占國(guó)家稅收的76%和14%，對(duì)其國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。干餾和直 截了當(dāng)燃燒產(chǎn)生的灰渣和廢氣有不同的用途，灰渣能夠用來(lái)充填礦井、制取水泥或陶粒、制磚等,現(xiàn)在有專門多成功利用頁(yè)巖廢渣的技術(shù)；廢氣能夠作為燃料燃燒產(chǎn)生 蒸汽后供生產(chǎn)、生活使用，也能夠循環(huán)利用，為油頁(yè)巖的干餾提供熱源。油頁(yè)巖的使用要緊集中在提煉頁(yè)巖油和發(fā)電上，因此干餾工藝和燃燒鍋爐的

10、進(jìn)展 直截了當(dāng)阻礙著使用成效，降低成本、注重環(huán)保和充分利用資源的要求促進(jìn)了油頁(yè) 巖利用技術(shù)的革新，要緊表現(xiàn)在干餾工藝和燃燒鍋爐的改進(jìn)上。（一）干餡技術(shù)目前,世界上許多國(guó)家都對(duì)油頁(yè)巖干餾方法進(jìn)行了研究，有的已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī) 模，中國(guó)、俄羅斯、愛沙尼亞的發(fā)生式爐及德國(guó)LR爐處理量小，油收率較低，工 藝不先進(jìn)，但投資少，適用于小規(guī)模的頁(yè)巖煉油廠；愛沙尼亞Kiviter爐和美國(guó)TOSCO -II爐處理量較大，投資中等,適用于中等規(guī)模的油頁(yè)巖煉油廠；愛沙尼亞Galoter、巴 西Petrosix及澳大利亞Alberta-Taciuk爐處理量大，油收率高,產(chǎn)高熱值煤氣，投資 高，適用于大、中型油頁(yè)巖煉油

11、廠。（二）燃燒鍋爐的進(jìn)展油頁(yè)巖作為燃料用于發(fā)電經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的研究開發(fā)過程，從油頁(yè)巖懸浮燃燒與氣化 到油頁(yè)巖流化床燃燒再到油頁(yè)巖循環(huán)流化床燃燒，技術(shù)不斷進(jìn)步，效益不斷提高， 污染不斷減少。1、油頁(yè)巖懸浮燃燒與氣化技術(shù)前蘇聯(lián)采納懸浮燃燒方式直截了當(dāng)利用油頁(yè)巖燃燒發(fā)電，20世紀(jì)50至70年代先 后在愛沙尼亞和波羅的海建立3座電廠，總裝機(jī)容量為2415MW，所配鍋爐出力為 65320噸/小時(shí)。但顯現(xiàn)了專門多問題：鍋爐實(shí)際出力減小，爐膛結(jié)焦，受熱面 高溫腐蝕，尾部受熱面堵灰；SO2和NOX排放量大，嚴(yán)峻污染環(huán)境；制粉系統(tǒng)耗電 量大，鍋爐修理費(fèi)用高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；機(jī)組可靠性差，經(jīng)常被迫停機(jī)，且停爐檢修 時(shí)專門

12、長(zhǎng)等。2、油頁(yè)巖流化床燃燒技術(shù)前蘇聯(lián)首次開發(fā)燃油頁(yè)巖流化床鍋爐，于20世紀(jì)80年代對(duì)愛沙尼亞、波羅的海 電站鍋爐進(jìn)行了改造，廣東茂名、遼寧撫順也先后應(yīng)用了油頁(yè)巖流化床鍋爐，其突 出優(yōu)點(diǎn)是減少了爐膛結(jié)焦的可能性，對(duì)流受熱面上也沒有嚴(yán)峻積灰，煙氣中NO及 NO2含量小，燃燒過程中能夠吸取大量硫，鍋爐實(shí)際輸出功率增大，飛灰可不能粘 污鍋爐過熱器和省煤器管束，鍋爐熱效率達(dá)70%以上。實(shí)踐證明油頁(yè)巖流化床燃燒 發(fā)電在技術(shù)上是可行的，但效率較低、經(jīng)濟(jì)效益較差。3、油頁(yè)巖循環(huán)流化床燃燒技術(shù)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)(CFBC)有效地提高了油頁(yè)巖的利用率和鍋爐的熱效率，減少 了污染氣體的排放。它是油頁(yè)巖發(fā)電最有利的燃燒方式，具有良好的煤種適應(yīng)性、 低溫燃燒、燃用寬篩分顆粒，SO2、NO及NO2的排放量專門低，鍋爐的效率在80% 以上，這些突出的優(yōu)點(diǎn)給油頁(yè)巖能源利用和油頁(yè)巖燃燒發(fā)電技術(shù)注入了新的活力， 帶來(lái)了新的機(jī)遇。中國(guó)、以色列等國(guó)在油頁(yè)巖循環(huán)流化床燃燒發(fā)電的能源利用研究 方面取得了成功體會(huì)，1989年以色列建成首臺(tái)半商業(yè)化油頁(yè)巖循環(huán)流化床燃燒示范 電站，采納芬蘭Ahlstrom公司的50噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐。20世紀(jì)90年代以色 列采納230噸/時(shí)循環(huán)流化床鍋爐建筑一座燃用油頁(yè)巖商業(yè)化電廠，1996年吉林省樺 甸油頁(yè)巖示范